Using piezocone dissipation test to estimate the undrained shear strength in cohesive soil: Fid-Bau Portal

Using piezocone dissipation test to estimate the undrained shear strength in cohesive soil

FM Mantaras

Le présent article décrit une méthode nouvellement élaborée permettant de relier les mesures de la dissipation de l’excès de pression interstitielle de l’eau dans les pores à l’aide d’un piézocône (Δu) à la résistance au cisaillement non drainé du sol (s u ). Dans les sols cohésifs, Δu et s u dépendent des mêmes variables (compressibilité, état de contrainte, historique des contraintes) et peuvent être reliées dans un cadre théorique combinant l’expansion de cavité avec l’état critique. Une dérivation mathématique est exposée afin de démontrer que le rapport entre l’excès maximum normalisé de pression interstitielle dans les pores et la résistance normalisée au cisaillement non drainé oscille autour d’une valeur moyenne sous l’influence de la résistance et de la compressibilité du sol et indépendamment de l’historique des contraintes. Les valeurs prédites de s u obtenues à partir de la méthode proposée sont ajustées par rapport aux mesures scissométriques de résistance au cisaillement effectuées sur le terrain, dans le cas des sols normalement consolidés (essais monotones de dissipation) et surconsolidés (essais de dissipation-dilatation). Les résultats obtenus sont cohérents et encouragent les ingénieurs à mettre cette méthode en pratique. On peut comparer de façon systématique les valeurs de la s u déterminées à partir de la pression dans les pores à celles prédites à partir de la résistance à la pénétration tout en ajoutant la redondance souhaitée afin de repérer les erreurs d’interprétation des données des essais de pénétration du cône avec la mesure des pressions interstitielle (CPTU). [Traduit par la Rédaction]

This paper describes a method developed to link the measured piezocone dissipation excess pore-water pressure (Δu) to the soil undrained shear strength (s u ). In cohesive soils, both Δu and s u are dependent on the same variables (compressibility, stress state, stress history), which allows them to be related by the theoretical cavity expansion – critical state framework. A mathematical derivation is presented to demonstrate that the ratio of normalized maximum excess pore pressure and the normalized undrained shear strength fluctuates around a mean value, being affected by soil strength and compressibility and independent of stress history. The predicted s u values obtained from the proposed approach are calibrated against field vane shear strength in both normally consolidated (monotonic dissipation tests) and overconsolidated soils (dilatory dissipation tests). Reported results are consistent and encourage the use of the method in engineering practice. On a routine basis, s u estimated from pore pressure can be compared with values predicted from penetration resistance, adding desired redundancy for purposes of error detection when interpreting cone penetration testing with pore pressure measurement (CPTU) data.